[发明专利]压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种压力传感器及其制备方法，所述压力传感器包括相对设置的第一电极板和第二电极板，其特征在于，所述第一电极板包括第一衬底以及设置在所述第一衬底上的叉指电极，所述叉指电极的每一子电极包括依次设置于所述第一衬底上的半导体层和第一复合金属层；所述第二电极板包括一侧表面具有微结构阵列的第二衬底和覆设于所述微结构阵列上的第二复合金属层；其中，所述第二复合金属层与所述第一复合金属层相互抵触连接。所述压力传感器具有高灵敏度、大的测量范围和能耗低的特性，能够满足在压力传感器的应用领域中日益增长的需求；另外，该压力传感器的结构简单、其制备工艺难度低，易于大规模生产。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器主要包括压阻式、电感式以及电容式三大类，分别通过器件主要组成结构的电阻、电感以及电容在外部压力作用下产生变化，再利用测量电路将这三种物理量的变化经过一系列处理最终达到探测外部压力变化的目的。

目前，压力传感器被广泛应用于可穿戴设备和其他电子产品中，如家用电器、机器人、医疗设备、安全装置、环境监测设备等。随着可穿戴设备种类的增多、健康数据监测及远程医疗等行业的出现，在实际应用中对压力传感器的要求越来越高，高灵敏度、大的测量范围、柔性等特点已经成为未来压力传感器发展的趋势，其中，如何使得压力传感器同时具备高灵敏度和大的测量范围成为该领域研究的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高灵敏度和大的测量范围的压力传感器及其制造方法，以满足在压力传感器的应用领域中日益增长的需求。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种压力传感器，包括相对设置的第一电极板和第二电极板，其中，所述第一电极板包括第一衬底以及设置在所述第一衬底上的叉指电极，所述叉指电极的每一子电极包括依次设置于所述第一衬底上的半导体层和第一复合金属层，所述半导体层的表面形成为粗糙表面，所述第一复合金属层设置在所述粗糙表面上；所述第二电极板包括一侧表面具有微结构阵列的第二衬底和覆设于所述微结构阵列上的第二复合金属层；其中，所述第二复合金属层与所述第一复合金属层相互抵触连接。

具体地，所述半导体层的表面形成为直立式二维片状结构的粗糙表面。

具体地，所述半导体层的厚度为5～8μm，所述直立式二维片状结构的高度为400～500nm，所述直立式二维片状结构的表面粗糙度为300～400nm。

具体地，所述叉指电极中，每一子电极的长度为1～2cm，宽度为100～120μm，相邻两个子电极的中心间距为100～120μm。

具体地，所述微结构阵列的高度为5～10μm，相邻两个微结构的中心间距为5～10μm。

具体地，所述第一衬底为刚性衬底或柔性衬底，所述第二衬底的材料为PDMS。

具体地，所述第一复合金属层和所述第二复合金属层分别包括叠层设置的第一金属层和第二金属层，其中两个第二金属层相互抵触连接。

具体地，所述第一金属层的材料为铬或镍或钛，所述第二金属层的材料为金或银。

具体地，所述第一金属层的厚度为5～10nm，所述第二金属层的厚度为100～150nm。

本发明还提供了一种如上所述的压力传感器的制备方法，其包括：

第一电极板的制备，包括：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次沉积半导体薄膜层和第一复合金属薄膜层，应用刻蚀工艺将所述半导体薄膜层和所述第一复合金属薄膜层刻蚀形成叉指电极；

第二电极板的制备，包括：应用刻蚀工艺或倒模工艺制备形成一侧表面具有微结构阵列的第二衬底，在所述第二衬底的微结构阵列的表面上沉积第二复合金属层；